高層建筑消防給水系統設計及可靠性分析

楊穎鑫

1 高層建筑消防給水

1.1 可靠性設計要求

消防給水系統的組成方式較為復雜，而其可靠性則取決于各單元之間的功能關系，通過高層建筑各單元之間的可靠性提升，才能從根本上提高整個系統的可靠性。該系統設計需要嚴格按照我國在高層建筑中提出的相關規范要求，可靠性的設計需要滿足高層建筑消防給水的設計指標。該系統中的可靠性不僅僅是系統運行的可靠性，同時也關系到系統設備、單元組件的可靠性，通過高層建筑消防給水系統的可靠性分配來保障系統運行效率與功能的有效實現，提高消防給水系統的使用壽命，以滿足消防給水系統的設計要求。在整個系統的技術設計完成后，須根據各單元組件的失效率、系統工作模式、實際要求的工作時間對系統進行可靠度預測。通過與設定的可靠度比較，再調整設計或提高各單元組件的可靠度。該系統可靠性設計過程中還需要對建筑物周圍的環境因素進行分析，在系統設計中需要保證該系統在發生故障時，可以便于維修。

1.2 高層建筑消防給水方式

1.2.1 不分區給水

在高層建筑消防不分區給水系統中，必須要開展消防水池的設計工作。對其用水量的標準要求進行深入的分析，必須要讓其用水量達到其消防用水量的儲存要求。調控好水箱的安裝位置，盡可能的讓水箱安裝在其系統的上部位置，滿足消防用水量的使用要求。如果其高位消防水箱的高度比較小，那么就會影響到消火栓水壓的數值的正常變化，想繼續維持其系統的正常運行狀態，就需要在該基礎層面上，對其出水管的位置處，適當的增設水泵和氣壓罐等一系列的系統穩壓裝置設施。在低位的水泵房面積空間之中，確保其系統穩壓裝置設立的集中性。

1.2.2 分區串聯給水

分區串聯給水方式的應用在我國高層建筑消防給水系統中尤為常見，該分區串聯給水方式主要使用的是減壓閥，通過減壓閥來代替原本的中間水箱作用，這種替代方式可以有效的減小其上層所使用的面積大小，還會調控噪聲等的分貝量和傳播的范圍，避免其產生二次污染等不良現象，高效的提升了整體系統運行的可靠程度，同時還優化了其系統運行的流程，讓其后續所開展的維修工作變得更加的簡便，給其維修工作提供了便利。

1.2.3 分區并聯給水

在超高層建筑設施中，分區并聯這種給水方式使用頻率比較高，將水泵集中性的安裝到地下室的位置中，這樣其會減小上層的使用面積，讓其各個區域內系統設施都能維持一個獨立的運行狀態，彼此之間互不干擾，這種分區并聯的給水方式相對來說比較穩定，安全可靠程度也比較高。集中安裝設備，會優化維修管理工作，讓其管理工作開展的更為順暢，但是采用高區的水泵工作形式，其所產生的水泵壓力比較大，所需要的投資金額耗費量也比較明顯。若使用減壓閥來取代中間位置所安裝的水箱裝置，其可以減小使用的面積，避免其產生噪聲以及二次污染的現象。

2 高層建筑消防給水系統的設計要點

2.1 消防水池容積的設計

消防水池的構建主要是用來放置各類消防滅火用水等設備的設施，在構建消防水池時，必須要對市政給水管道以及進水管的消防用水量進行分析，其消防水池的容積要以該建筑設施自身的消防用水狀況為基準。在室外的給水管網中，必須要確保其消防用水量足夠，達到其消防用水量的使用要求，若其室外的給水管網無法達到室外的消防用水標準，那么就需要在火災的延續時間段內調整其水池的有效容量。

2.2 水泵接合器數量

室內消防水泵在產生故障時，就會讓其室內的消防用水產生不足的問題，這時消防車就需要使用水泵接合器，在室外消火栓的位置處開展取水等的工作，之后再把水運輸到室內的消防給水管網之中，為其滅火工作做準備。在長期的實驗調查活動中可以了解到，室內消防用水量的計算必須要以消防水泵接合器的數量為基準，依照10～15L/s區精準的推算水泵接合器的實際流量數值，如果其消防給水為豎向分區時，其就應當考量消防車的供水壓力，在合理的范圍內調查其實際的綜合能力，進而確保其系統的穩定運行狀態，讓其滅火工作始終可以正常的運轉，減小各類費用資金的投入量，減小投資，讓其達到消防安全的目標。

2.3 高層建筑消火栓的設計

高層建筑設施的消火栓主要分為兩種，一種是室外的消火栓，在對室外消火栓進行設計時，需要采用均勻布置的方式進行設計，同時還應當留有一定的消防操作場地空間，讓其施工人員都可以更為順利的開展各類操作活動，該設計要點和其他的低層建筑設施設計要點相同，室內的消火栓設備主要分為水槍、水袋以及消火栓等裝置。其應當調整水槍噴嘴口徑，讓其口徑始終超過19mm。

3 給水系統可靠性研究

該系統中的可靠性是指其在規定的條件與時間內完成相應的功能，起到防火、滅火的作用。而消防事件發生的變現為隨機性，無法提前預知，消防給水系統中的可靠性是發生消防事件隨機概率量。該系統可靠性的研究，需要以明確系統功能為前提，在此基礎上進一步掌握系統失效模式，通過消防給水系統可靠性的研究，繪制相關的框圖，利用先進的三維立體，模型構建技術，建立該系統的可靠性模型，通過三維模型可以更加直觀、清晰的了解到系統及其相關機組的可靠性關系。

該制度可分為非準備金制度、準備金制度和復雜制度準備金制度，也可分為工作準備金制度和非工作準備金制度。非儲備制度實際上是一個系列制度。該系統在使用的過程中需要較大的水量供應，因此應具備足夠的供水量保障，為了保障該系統在使用中的水量供應可以滿足功能需求，一般會采用備用系統與復雜系統的方式。消防給水系統的工作儲備系統分為平行、混合、表決系統三種方式，消火栓與自動噴水系統是該系統中必不可少的組成部分，也是影響其可靠性的主要原因之一，消防給水系統中各單元或設備的功能與消防給水系統的可靠性框圖之間具有密切的關系。消防給水系統的可靠性框圖可以體現出系統的可靠性功能，若是系統處于給水運作狀態，則該系統中的兩個閥門需要同時打開，此時水可以順利流出。該系統的功能是切斷水流，那么關閉一個閥門就可以完成關閉效果，可靠性方塊圖是一個并聯系統。相同的結構具有不同的功能可靠性。在水泵供水方式上，雖然形式相同，但關系不同，可靠性框圖也不同。

消防給水系統的可靠性計算，消防給水系統的可靠性由各單元的功能關系確定，系統的可靠性也由各單元的可靠性相結合而產生。